CN109525202B - 一种基于大数据电网安全管理信息系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种基于大数据电网安全管理信息系统，噪声抑制电路接收的电网大数据传输信道内的微弱信号，带通滤波器滤除异频干扰、瞬态抑制二极管VD1抑制电磁干扰，尖峰脉冲释放电路消除同频信号中尖峰脉冲干扰后进入低噪放大电路，采用三极管Q1级联场效应管T1进行两级低噪放大、三极管Q2射极跟随后输出，应用运算放大器AR4反馈射极跟随后输出信号到三极管Q1的输入端，确保低噪放大后信号满足信号幅度的要求，最后进入反馈稳压电路，采用调整管Q3结合光电耦合器U1的反馈稳压电路，输出稳定变化的0‑5V信号到大数据电网安全管理信息系统的服务器。有效的解决了网络信息传输信道内的信号失真、衰减不能被服务器有效接收的问题。

Description

一种基于大数据电网安全管理信息系统
技术领域
本发明涉及电网安全管理技术领域，特别是涉及一种基于大数据电网安全管理信息系统。
背景技术
大数据电网安全管理信息系统是一种深度融合计算、通信以及控制技术的物理-信息系统，包括数据采集器、状态检测器、控制器、通信设备以及高性能计算决策设备（服务器）等信息设备，接收电网运行参数信息的实时性对大数据电网安全管理信息系统的可靠性起着关键作用，尤其是大数据电网安全管理信息系统接收海量电网运行参数信息时，受大数据通信的网络传输方式 （光纤、GPRS等）、传输距离及噪声及其它信号的干扰的影响，会导致网络信息传输信道内的信号失真、衰减，使服务器不能有效的接收数据传输通道内的信号。
所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种基于大数据电网安全管理信息系统，具有构思巧妙、人性化设计的特性，有效的解决了网络信息传输信道内的信号失真、衰减不能被服务器有效接收的问题。
其解决的技术方案是，包括噪声抑制电路、低噪放大电路、反馈稳压电路，其特征在于，噪声抑制电路接收的电网大数据传输信道内的微弱信号，经电容C1、电容C2、电感L1和电感L2、电感L3、电容C3组成的带通滤波器滤除异频干扰，瞬态抑制二极管VD1抑制电磁干扰，电阻R1、电容C4-C6、晶闸管VTL1、稳压管Z1组成的尖峰脉冲释放电路消除同频信号中尖峰脉冲干扰后进入低噪放大电路，所述低噪放大电路采用三极管Q1级联场效应管T1进行两级低噪放大、三极管Q2射极跟随后输出，其中设置电阻R6串联电位器RW1之后并联电容C10作直流反馈、电阻R7串电容C9作交流反馈保证三极管Q1级联场效应管T1的工作稳定性，进一步应用运算放大器AR4反馈射极跟随后输出信号到三极管Q1的输入端，确保低噪放大后信号满足信号幅度的要求，最后进入反馈稳压电路，采用调整管Q3结合光电耦合器U1的反馈稳压电路，输出稳定的信号到大数据电网安全管理信息系统的服务器。
优选地，所述低噪放大电路包括电容C7，电容C7的一端连接噪声抑制电路输出信号，电容C7的另一端连接电感L4的左端，电感L4的右端分别连接电阻R3的一端、三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极分别连接接地电阻R4的一端、电容C9的一端，三极管Q1的集电极分别连接电容C8的一端、电感L5的下端、场效应管T1的栅极，电容C8的另一端连接电阻R2的一端，场效应管T1的漏极分别漏极电阻R5的一端、三极管Q2的基极，电阻R2的另一端、电感L5的上端、电阻R5的另一端、三极管Q2的集电极均连接电源+5V，场效应管T1的源极分别漏极电阻R6的一端、电容C10的一端，电阻R6的另一端连接电位器RW1的上端，电容C10的另一端和电位器RW1的下端连接地，电位器RW1的可调端连接电阻R3的另一端，三极管Q2的发射极分别连接接地电阻R8的一端、电阻R7的一端、电容C13的一端，电阻R7的另一端连接电容C9的另一端，电容C13的另一端为低噪放大电路的输出信号，电容C13的另一端还连接电阻R16的一端、接地电容C11的一端，电阻R16的另一端连接运算放大器AR4的同相输入端，运算放大器AR4的反相输入端分别连接电阻R15的一端、电阻R17的一端，电阻R3的另一端连接标准幅度信号，电阻R17的另一端分别连接运算放大器AR4的输出端、电容C12的正极，电容C12的负极分别连接电容C7的一端、接地电阻R18的一端。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；
1，接收的电网大数据传输信道内的微弱信号经带通滤波器滤除异频干扰、瞬态抑制二极管VD1抑制电磁干扰，电阻R1、电容C4-C6、晶闸管VTL1、稳压管Z1组成的尖峰脉冲释放电路消除同频信号中尖峰脉冲干扰，避免了因噪声及其它信号的干扰的影响，造成的网络信息传输信道内的信号失真的问题，提高了信号接收的精度；
2，利用三极管Q1、场效应管T1输入阻抗和输出阻抗的特性，级联组成低噪放大器，之后经三极管Q2射极跟随降低输出阻抗、提高负载能力后输出，应用运算放大器AR4将射极跟随后输出信号与标准幅度信号（0-+5V）的差值反馈到三极管Q1的输入端，进而控制放大信号的幅度的精度，确保低噪放大后信号满足信号幅度的要求，补偿了信道传输中信号衰减的问题，最后经调整管Q3稳压、电容C14滤波后传输到大数据电网安全管理信息系统的服务器，并通过光电耦合器U1将调整管Q3输出电压反馈到调整管Q3的基极，使调整管Q3输出电压跟随0-5V波动信号稳定的变换，输出稳定变化的0-5V信号到大数据电网安全管理信息系统的服务器。
附图说明
图1为本发明的电路模块图。
图2为本发明的电路原理图。
图3为本发明的噪声抑制电路信号流向图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
实施例一，一种基于大数据电网安全管理信息系统，噪声抑制电路接收的电网大数据传输信道内的微弱信号，经电容C1、电容C2、电感L1和电感L2、电感L3、电容C3组成的带通滤波器（具体的电容C1、电容C2、电感L1组成的高通滤波电路串联电感L2、电感L3、电容C3组成的低通滤波电路构成带通滤波器）滤除异频干扰，提高了抗干扰能力，之后经瞬态抑制二极管VD1抑制电磁干扰向后级传输，电阻R1、电容C4-C6、晶闸管VTL1、稳压管Z1组成的尖峰脉冲释放电路消除同频信号中尖峰脉冲干扰后，进入低噪放大电路，经电容C7和电感L4带通滤波进一步频率分量滤波后，进入三极管Q1级联场效应管T1组成的放大器的输入端，进行两级低噪放大（由于在放大微弱信号时，放大器自身的噪声对信号的干扰很严重，因此为了兼顾低噪生、高增益放大，利用三极管Q1、场效应管T1输入阻抗和输出阻抗的特性，级联组成低噪放大器），之后经三极管Q2射极跟随降低输出阻抗、提高负载能力后输出，其中设置电阻R6串联电位器RW1之后并联电容C10作直流反馈、电阻R7串电容C9作交流反馈保证三极管Q1级联场效应管T1的工作稳定性，进一步应用运算放大器AR4将射极跟随后输出信号与标准幅度信号（0-+5V）的差值反馈到三极管Q1的输入端，进而控制放大信号的幅度的精度，确保低噪放大后信号满足信号幅度的要求，最后进入反馈稳压电路，低噪放大电路的输出信号为0-5V信号中值稳定时，调整管Q3稳压、电容C14滤波后传输到大数据电网安全管理信息系统的服务器，当0-5V信号中值波动且波动范围高于稳压管Z3稳压值0.7V或低于稳压管Z2稳压值0.7V时，光电耦合器U1的输入端产生的电压差引起输出电压发生变化，变化的电压反馈到调整管Q3的基极，使调整管Q3输出电压跟随0-5V波动信号稳定的变换，输出稳定变化的0-5V信号到大数据电网安全管理信息系统的服务器。
实施例二，在实施例一的基础上，所述低噪放大电路接收噪声抑制电路输出的微弱信号，经电容C7和电感L4带通滤波仅允许接受信号的频率分量通过，阻断该频率以外的信号，即避免其它频率信号干扰后，进入三极管Q1级联场效应管T1组成的放大器的输入端，进行两级低噪放大（由于在放大微弱信号时，放大器自身的噪声对信号的干扰很严重，因此为了兼顾低噪生、高增益放大，利用三极管Q1、场效应管T1输入阻抗和输出阻抗的特性，级联组成低噪放大器），之后经三极管Q2射极跟随降低输出阻抗、提高负载能力后输出，其中设置电阻R6串联电位器RW1之后并联电容C10作直流反馈、电阻R7串电容C9作交流反馈保证三极管Q1级联场效应管T1的工作稳定性，进一步应用运算放大器AR4将射极跟随后输出信号与标准幅度信号（0-+5V）的差值反馈到三极管Q1的输入端，进而控制放大信号的幅度的精度，确保低噪放大后信号满足信号幅度的要求，包括电容C7，电容C7的一端连接噪声抑制电路输出信号，电容C7的另一端连接电感L4的左端，电感L4的右端分别连接电阻R3的一端、三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极分别连接接地电阻R4的一端、电容C9的一端，三极管Q1的集电极分别连接电容C8的一端、电感L5的下端、场效应管T1的栅极，电容C8的另一端连接电阻R2的一端，场效应管T1的漏极分别漏极电阻R5的一端、三极管Q2的基极，电阻R2的另一端、电感L5的上端、电阻R5的另一端、三极管Q2的集电极均连接电源+5V，场效应管T1的源极分别漏极电阻R6的一端、电容C10的一端，电阻R6的另一端连接电位器RW1的上端，电容C10的另一端和电位器RW1的下端连接地，电位器RW1的可调端连接电阻R3的另一端，三极管Q2的发射极分别连接接地电阻R8的一端、电阻R7的一端、电容C13的一端，电阻R7的另一端连接电容C9的另一端，电容C13的另一端为低噪放大电路的输出信号，电容C13的另一端还连接电阻R16的一端、接地电容C11的一端，电阻R16的另一端连接运算放大器AR4的同相输入端，运算放大器AR4的反相输入端分别连接电阻R15的一端、电阻R17的一端，电阻R3的另一端连接标准幅度信号，电阻R17的另一端分别连接运算放大器AR4的输出端、电容C12的正极，电容C12的负极分别连接电容C7的一端、接地电阻R18的一端。
实施例三，在实施例二的基础上，所述噪声抑制电路接收的电网大数据传输信道内的微弱信号，经电容C1、电容C2、电感L1和电感L2、电感L3、电容C3组成的带通滤波器滤除异频干扰，具体的电容C1、电容C2、电感L1组成的高通滤波电路串联电感L2、电感L3、电容C3组成的低通滤波电路构成带通滤波器，仅允许电网大数据传输信道内的微弱信号的频率分量通过，阻止其他频率分量通过，调节任一电感、电容值可调节允许通过的频率分量范围，滤除了干扰信号，提高了抗干扰能力，之后经瞬态抑制二极管VD1抑制电磁干扰向后级传输，电阻R1、电容C4-C6、晶闸管VTL1、稳压管Z1组成的尖峰脉冲释放电路消除同频信号中尖峰脉冲干扰后输出，具体的当有异常的尖峰脉冲干扰时，稳压管Z1击穿、晶闸管VTL1导通，尖峰脉冲干扰经电容C4、晶闸管VTL1的阳极和阴极、电容C6释放到大地，包括电容C1，电容C1的负极接收电网大数据传输信道内的微弱信号，电容C1的正极分别连接电感L1 的一端、电容C2的负极，电容C2的正极连接电感L2 的一端，电感L2 的另一端分别连接电感L3 的一端、电容C3的一端，电感L3 的另一端分别连接瞬态抑制二极管VD1的一端、电阻R1的一端、电容C4的一端，电感L1 的另一端、电容C3的另一端、瞬态抑制二极管VD1的另一端均连接地，电容C4的另一端连接晶闸管VTL1的阳极，电阻R1的另一端连接稳压管Z1的负极，稳压管Z1的正极分别连接电容C5的一端、晶闸管VTL1的控制极，电容C5的另一端分别连接晶闸管VTL1的阴极、电容C6 的一端，电容C6 的另连接地一端；
所述反馈稳压电路接收低噪放大电路的输出信号，采用调整管Q3结合光电耦合器U1的反馈稳压电路，输出稳定变化的0-5V信号到大数据电网安全管理信息系统的服务器，具体的低噪放大电路的输出信号为0-5V信号中值稳定时，调整管Q3稳压、电容C14滤波后传输到大数据电网安全管理信息系统的服务器，当0-5V信号中值波动时，电阻R13和电阻R14组成的分压电路采集的当0-5V信号，且波动范围高于稳压管Z3稳压值0.7V或低于稳压管Z2稳压值0.7V时，稳压管击穿，0-5V波动信号加到光电耦合器U1的引脚1，光电耦合器U1的输入端引脚1、引脚2产生电压差，输入端有电流流过，使光电耦合器U1的输出端引脚3、引脚4输出电压发生变化，变化的电压反馈到调整管Q3的基极，使调整管Q3输出电压跟随0-5V波动信号稳定的变换，包括调整管Q3，调整管Q3的集电极连接低噪放大电路输出信号，调整管Q3的发射极输出信号经接地电容C14滤波后传输到大数据电网安全管理信息系统的服务器，调整管Q3的发射极输出信号还连接电阻R9的一端、电阻R13的一端，电阻R13的另一端分别连接稳压管Z2的正极、稳压管Z3的负极、接地电阻R14的一端，稳压管Z2的负极分别连接稳压管Z3的正极、接地电阻R12的一端、接地电容C15的一端、光电耦合器U1的引脚2，光电耦合器U1的引脚1通过电阻R11连接电源+12V ，光电耦合器U1的引脚3连接地，光电耦合器U1的引脚4连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端和电阻R9的另一端连接调整管Q3的基极。
本发明具体使用时，噪声抑制电路接收的电网大数据传输信道内的微弱信号，经电容C1、电容C2、电感L1和电感L2、电感L3、电容C3组成的带通滤波器（具体的电容C1、电容C2、电感L1组成的高通滤波电路串联电感L2、电感L3、电容C3组成的低通滤波电路构成带通滤波器）滤除异频干扰，提高了抗干扰能力，之后经瞬态抑制二极管VD1抑制电磁干扰向后级传输，电阻R1、电容C4-C6、晶闸管VTL1、稳压管Z1组成的尖峰脉冲释放电路消除同频信号中尖峰脉冲干扰，具体的当有异常的尖峰脉冲干扰时，稳压管Z1击穿、晶闸管VTL1导通，尖峰脉冲干扰经电容C4、晶闸管VTL1的阳极和阴极、电容C6释放到大地，避免了因噪声及其它信号的干扰的影响，造成的网络信息传输信道内的信号失真的问题，提高了信号接收的精度，之后进入低噪放大电路，经电容C7和电感L4带通滤波进一步频率分量滤波后，进入三极管Q1级联场效应管T1组成的放大器的输入端，进行两级低噪放大（由于在放大微弱信号时，放大器自身的噪声对信号的干扰很严重，因此为了兼顾低噪生、高增益放大，利用三极管Q1、场效应管T1输入阻抗和输出阻抗的特性，级联组成低噪放大器），之后经三极管Q2射极跟随降低输出阻抗、提高负载能力后输出，其中设置电阻R6串联电位器RW1之后并联电容C10作直流反馈、电阻R7串电容C9作交流反馈保证三极管Q1级联场效应管T1的工作稳定性，进一步应用运算放大器AR4将射极跟随后输出信号与标准幅度信号（0-+5V）的差值反馈到三极管Q1的输入端，进而控制放大信号的幅度的精度，确保低噪放大后信号满足信号幅度的要求，补偿了信道传输中信号衰减的问题，最后进入反馈稳压电路，采用调整管Q3结合光电耦合器U1的反馈稳压电路，输出稳定变化的0-5V信号到大数据电网安全管理信息系统的服务器，具体的低噪放大电路的输出信号为0-5V信号中值稳定时，调整管Q3稳压、电容C14滤波后传输到大数据电网安全管理信息系统的服务器，当0-5V信号中值波动时，电阻R13和电阻R14组成的分压电路采集的当0-5V信号，且波动范围高于稳压管Z3稳压值0.7V或低于稳压管Z2稳压值0.7V时，稳压管击穿，0-5V波动信号加到光电耦合器U1的引脚1，光电耦合器U1的输入端引脚1、引脚2产生电压差，输入端有电流流过，使光电耦合器U1的输出端引脚3、引脚4输出电压发生变化，变化的电压反馈到调整管Q3的基极，使调整管Q3输出电压跟随0-5V波动信号稳定的变换，输出稳定变化的0-5V信号到大数据电网安全管理信息系统的服务器。

Claims (1)

1.一种基于大数据电网安全管理信息系统，包括噪声抑制电路、低噪放大电路、反馈稳压电路，其特征在于，噪声抑制电路接收的电网大数据传输信道内的微弱信号，经电容C1、电容C2、电感L1和电感L2、电感L3、电容C3组成的带通滤波器滤除异频干扰，瞬态抑制二极管VD1抑制电磁干扰，电阻R1、电容C4-C6、晶闸管VTL1、稳压管Z1组成的尖峰脉冲释放电路消除同频信号中尖峰脉冲干扰后进入低噪放大电路，所述低噪放大电路采用三极管Q1级联场效应管T1进行两级低噪放大、三极管Q2射极跟随后输出，其中设置电阻R6串联电位器RW1之后并联电容C10作直流反馈、电阻R7串电容C9作交流反馈保证三极管Q1级联场效应管T1的工作稳定性，进一步应用运算放大器AR4反馈射极跟随后输出信号到三极管Q1的输入端，确保低噪放大后信号满足信号幅度的要求，最后进入反馈稳压电路，采用调整管Q3结合光电耦合器U1的反馈稳压电路，输出稳定的信号到大数据电网安全管理信息系统的服务器；
所述低噪放大电路包括电容C7，电容C7的一端连接噪声抑制电路输出信号，电容C7的另一端连接电感L4的左端，电感L4的右端分别连接电阻R3的一端、三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极分别连接接地电阻R4的一端、电容C9的一端，三极管Q1的集电极分别连接电容C8的一端、电感L5的下端、场效应管T1的栅极，电容C8的另一端连接电阻R2的一端，场效应管T1的漏极分别连接漏极电阻R5的一端、三极管Q2的基极，电阻R2的另一端、电感L5的上端、电阻R5的另一端、三极管Q2的集电极均连接电源+5V，场效应管T1的源极分别连接漏极电阻R6的一端、电容C10的一端，电阻R6的另一端连接电位器RW1的上端，电容C10的另一端和电位器RW1的下端连接地，电位器RW1的可调端连接电阻R3的另一端，三极管Q2的发射极分别连接接地电阻R8的一端、电阻R7的一端、电容C13的一端，电阻R7的另一端连接电容C9的另一端，电容C13的另一端为低噪放大电路的输出信号，电容C13的另一端还连接电阻R16的一端、接地电容C11的一端，电阻R16的另一端连接运算放大器AR4的同相输入端，运算放大器AR4的反相输入端分别连接电阻R15的一端、电阻R17的一端，电阻R3的另一端连接标准幅度信号，电阻R17的另一端分别连接运算放大器AR4的输出端、电容C12的正极，电容C12的负极分别连接电容C7的一端、接地电阻R18的一端；
所述噪声抑制电路包括电容C1，电容C1的负极接收电网大数据传输信道内的微弱信号，电容C1的正极分别连接电感L1 的一端、电容C2的负极，电容C2的正极连接电感L2 的一端，电感L2 的另一端分别连接电感L3 的一端、电容C3的一端，电感L3 的另一端分别连接瞬态抑制二极管VD1的一端、电阻R1的一端、电容C4的一端，电感L1 的另一端、电容C3的另一端、瞬态抑制二极管VD1的另一端均连接地，电容C4的另一端连接晶闸管VTL1的阳极，电阻R1的另一端连接稳压管Z1的负极，稳压管Z1的正极分别连接电容C5的一端、晶闸管VTL1的控制极，电容C5的另一端分别连接晶闸管VTL1的阴极、电容C6 的一端，电容C6 的另一端连接地；
所述反馈稳压电路包括调整管Q3，调整管Q3的集电极连接低噪放大电路输出信号，调整管Q3的发射极输出信号经接地电容C14滤波后传输到大数据电网安全管理信息系统的服务器，调整管Q3的发射极输出信号还连接电阻R9的一端、电阻R13的一端，电阻R13的另一端分别连接稳压管Z2的正极、稳压管Z3的负极、接地电阻R14的一端，稳压管Z2的负极分别连接稳压管Z3的正极、接地电阻R12的一端、接地电容C15的一端、光电耦合器U1的引脚2，光电耦合器U1的引脚1通过电阻R11连接电源+12V ，光电耦合器U1的引脚3连接地，光电耦合器U1的引脚4连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端和电阻R9的另一端连接调整管Q3的基极。
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